close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16962

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16962
(13) C1
(19)
C 23C 4/08
C 23C 4/18
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПЛАЗМЕННОГО
ПОКРЫТИЯ
(21) Номер заявки: a 20100569
(22) 2010.04.16
(43) 2011.12.30
(71) Заявитель: Республиканское инновационное унитарное предприятие
"Научно-технологический парк БНТУ
"Политехник" (BY)
(72) Авторы: Руденская Наталия Александровна; Нисс Владимир Семенович; Руденская Мария Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
инновационное унитарное предприятие "Научно-технологический парк
БНТУ "Политехник" (BY)
(56) БОРИСОВ Ю.С. и др. Газотермические
покрытия из порошковых материалов:
Справочник. - Киев: Наукова думка,
1987. - С. 13, 47-48, 70-71.
RU 2299115 C1, 2007.
SU 1359337 A1, 1987.
SU 1553569 A1, 1990.
SU 1475973 A1, 1989.
BY 16962 C1 2013.04.30
(57)
Способ получения износостойкого плазменного покрытия из порошка самофлюсующегося сплава, при котором порошок напыляют на деталь газовоздушным плазмотроном
и оплавляют напыленное покрытие, отличающийся тем, что оплавляют покрытие при
атмосферном давлении при 950-1050 °С в течение 12-60 мин.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, более конкретно к способам нанесения покрытий газотермическими методами на детали, работающие в условиях
абразивного изнашивания и ударных нагрузок.
Известны способы нанесения плазменных покрытий из самофлюсующихся сплавов на
основе Ni и Co [1, с. 196-233], включающие напыление порошка на основной металл с последующим оплавлением сформированного покрытия. Износостойкость таких покрытий
находится на уровне закаленной стали 50.
Повышение их износостойкости возможно лишь при введении в их состав упрочняющих фаз в виде тугоплавких соединений, что не только усложняет технологию напыления
защитного слоя, но и существенно удорожает материал.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому техническому решению является
способ формирования плазменных покрытий, включающий термическую обработку в виде оплавления в высоковакуумной печи. Оплавление проводят в две стадии: первая состоит в нагреве детали с покрытием при T = 1042 ±14 °С и выдержке τ = 2 ч; далее следует
дополнительная термообработка при T = 850 °С и τ = 24 ч [2, с. 234-236].
Однако покрытия, получаемые таким способом, невозможно регулировать по уровню
свойств в заданных пределах, то есть получать покрытие с оптимальными и высокими
BY 16962 C1 2013.04.30
(относительно эталона) рабочими характеристиками (пористость, износостойкость). Кроме того, такой способ является энергоемким.
Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, состоит в упрощении способа формирования покрытий из самофлюсующихся сплавов без введения в их состав дополнительных упрочняющих добавок, обеспечении воспроизводимости рабочих
характеристик (износостойкость, пористость) и повышении экономичности.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения износостойкого плазменного покрытия из порошка самофлюсующегося сплава порошок напыляют на деталь газовоздушным плазмотроном и оплавляют напыленное покрытие при атмосферном давлении
при 950÷1050 °С в течение 12÷60 мин.
Предлагаемый способ за счет варьирования режимных параметров позволяет в широких пределах изменять свойства напыленного слоя, которые находятся в прямой зависимости от структуры материала. Процесс оплавления ведет к формированию в матричном
сплаве карбидных и боридных зерен определенного размера (2,4÷40 мкм), которые являются дисперсно-упрочняющей составляющей покрытия; к самофлюсованию, за счет чего
снижается пористость покрытий. Кроме того, создаются условия, при которых между покрытием и основным металлом образуется градиентная и многослойная переходная зона,
включающая, кроме перлитной прослойки, диффузионных зон Fe, Si, Ni, Cr, B, прослойки
γ-твердого раствора на основе никеля, впервые обнаруженную твердую прослойку.
Именно сочетанием структуры основного слоя со структурой переходной зоны достигаются повышенные свойства материала покрытия и обеспечивается возможность управления механизмом структурообразования напыленного слоя, а, следовательно, процессом
формирования покрытия. Таким образом, обеспечиваются условия для получения покрытий с требуемыми рабочими характеристиками.
Использование в предлагаемом способе температурного и временного интервалов
(950÷1050 °С и 12÷60 мин) позволяет реализовать различные механизмы структурообразования напыленного слоя. Ниже нижнего и выше верхнего режимных параметров термообработки доминирующими процессами являются формирование и рост твердых зерен микроупрочнителей γ-твердого раствора и рост зерен γ-твердого раствора соответственно.
Оптимальным является режим: T = 1000 °С, τ = 60 мин, при котором формируется не
только дисперсно-упрочненная структура слоя, но и упрочненная градиентная структура
переходной зоны, что обеспечивает существенное повышение износостойкости покрытий
(в 4,2-7 раз в сравнении с прототипом) и их качества за счет снижения пористости (от 6-10
до 3-6 % соответственно).
Предлагаемый способ заключается в следующем. Для получения плазменного покрытия с требуемыми рабочими характеристиками (износостойкость, пористость) порошки из
самофлюсующихся сплавов ПГ-СР4 и ПС-12НВК-01 дисперсностью 40-100 мкм подают
под срез газовоздушного плазмотрона для напыления на стальные образцы (сталь 3),
предварительно подвергнутые дробеструйной обработке и обезжириванию. После нанесения покрытия его подвергают оплавлению в печи при 950-1050 °С в течение 12-60 мин
при атмосферном давлении. Микроструктуру и пористость покрытия оценивают микроскопическим методом ("Neophot -21"), ошибка эксперимента составляет менее 7 %.
Износостойкость покрытия определяют по стандартной методике (ГОСТ 17367-71) на
машине Х4-Б. Условия изнашивания: абразив-шкурка из SiC (размер зерна 50-63 мкм),
эталон - сталь 50, закаленная до HRC = 52-54 ед.; путь трения - 15 м, нагрузка - 10 кг/см2.
Пример 1.
Необходимо сформировать плазменное покрытие, обладающее пористостью 3-6 %,
относительной износостойкостью 6,3. Для получения покрытия с указанными рабочими
характеристиками берут порошок самофлюсующегося сплава ПГ-СР4 и подают его под
срез газовоздушного плазмотрона для напыления на стальные образцы (сталь 3), предварительно подвергнутые дробеструйной обработке и обезжириванию. Напыление проводят
2
BY 16962 C1 2013.04.30
при мощности плазмотрона 45 кВт, толщина полученного покрытия составляет 1,0 мм. В
качестве плазмообразующего газа используют смесь воздуха и природного газа при соотношении 4:1. После нанесения покрытия его подвергают оплавлению в печи при 1000 °С в
течение 60 мин. Получают покрытие с пористостью 3-6 % и износостойкостью 6,3.
Остальные примеры осуществления способа приведены в табл. 1 и 2, где указаны состав покрытия и его структурные и рабочие характеристики.
Таблица 1
Свойства плазменных покрытий
Свойства покрытий
Режим оплавления
ПС-12НВК-01
(на основе Co)
ПГ-СР4 (на основе Ni)
Размер карВремя выТемпература,
бидных и бодержки,
Относительная
°С
ридных
мин
износостойкость
включений,
мкм
950
12
1,8
30
2,0
60
2,2
90
2,0
24
3,2
1000
36
3,4
2,0-25
60
6,3
2,4-28
72
2,5
7-40
90
1,8
3-16
12
1050
24
4,0
36
4,5
40
4,5
48
4,5
60
4,0
По прототипу 2 стадии:
0,9-1,5
1. 1024±14
120
2. 850
24 часа
Пористость, %
10-14
7-9
3-6
8-10
14-19
Относительная
износостойкость
4,6
4,8
4,8
4,5
4,2
4,6
5,6
4,7
2,5
2,4
3,0
3,5
3,5
3,5
3,3
6-10
Таблица 2
Характеристики переходной зоны
Параметры оплавления
Ширина диффузионных зон и прослоек, мкм
Твердая прослойка
T, °С
τ, мин
1000
24
36
60
72
90
Сплошная
(отдельные зерна) 1-3
2-7
3-15
-
3
Дендритная
13-30
9-25
-
Зона диффузии железа
19
28
100
390
по всему слою
BY 16962 C1 2013.04.30
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемого
плазменного покрытия за счет снижения пористости и существенно повысить износостойкость, что обусловлено возможностью контролировать процесс формирования покрытия
управлением структуры основного слоя и границы раздела.
Источники информации:
1. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л. и др. Газотермические покрытия из
порошковых материалов: Справочник. - Киев: Наукова Думка, 1987. - С. 196-233.
2. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л. и др. Газотермические покрытия из
порошковых материалов: Справочник. - Киев: Наукова Думка, 1987. - С. 234-236.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
88 Кб
Теги
by16962, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа